Linealización de termistores

LINEALIZACION DE TERMISTORES Sebastian Eduardo Villalobos Bernal 20091005036 Universidad Distrital Francisco José de Caldas

1. Descripción del problema :

El circuito base para la linealización es el siguiente:

Se requiere diseñar un circuito con amplificadores operacionales el cual linealice la respuesta exponencial de un termistor PTC o NTC, produciendo a la salida un voltaje cuyo rango se encuentra entre 0 y 10 voltios para valores de temperatura entre 0 y 10 °C respectivamente. El circuito debe utilizar un amplificador de instrumentación para esta labor. Para este circuito, tomando el voltaje de RT1, se tiene que: 2. Análisis del problema :

−kT

R 2 RT1 R R e = 2 0 −kT =RP R 2+RT1 R2+R 0 e

El termistor NTC al tener una respuesta de la Entonces el voltaje en R P sera: forma R=R 0 e−kT evidentemente no produce una variación de resistencia linealmente R R V REF proporcional a la temperatura. V REF 1 P = R1+R P R 2 −kT R e +1+ 1 R0 R2 Ya que lo que se desea medir en función de la temperatura se tiene que expresar en cambios de voltaje, no de resistencia, se debe implementar La gráfica para esta función tiene la forma de la primeramente un circuito que convierta los siguiente: cambios de resistencia a cambios de voltaje, el cual es el Puente de Wheastone, el cual puede producir una variación en una variación de voltaje diferencial, el cual se puede amplificar con un amplificador diferencial; si al menos una de las resistencias que lo conforman cambian. 3. Diseño : Para linealizar el termistor NTC se colocara una Se puede observar que al rededor de 0 la función resistencia en paralelo y otra en serie con el tiende a ser linealización para un intervalo de paralelo formando así uno de los lazos del puente temperaturas. de Wheastone.

Si se hace que R2 / R0<1 , la gráfica se desplazaría hacia la derecha; Esto con el fin de que se puede llevar el rango de temperaturas en el cual la función es lineal desde 0 en adelante y así aprovechar el mayor rango posible, ya que en la gráfica actual, hay también valores negativos que están en la región lineal.

escoge R1=R2 =10 kΩ , R3=20 kΩ y RG sera un potenciómetro de 100 kΩ para poder variar la ganancia. El voltaje del termistor se conecta a la entrada inversora y la referencia a la no inversora con el fin de que la señal sea positiva y creciente.

El termistor tiene una R0≈1.5 kΩ ; se escoge Circuito eléctrico: una R2=220 Ω y de esta manera: El circuito eléctrico a implementar es el siguiente: R2 ≈0.15 R0 R1 / R2 debe ser preferiblemente la relación pequeña para que no atenúe el voltaje de salida y sea mas fácil su amplificación. Para este caso se escoge R1=82 Ω de manera que: R1 ≈0.37 R2 Junto con este circuito se implementara otro lazo 4. Conclusiones: con un potenciómetro de 5 kΩ o menos y se ajustara para que el puente quede balanceado a una • A través de puente de Wheastone se pudo temperatura de 0°C del termistor y que su voltaje medir las variaciones de resistencia diferencial sea nulo. obteniendo así variaciones de voltajes las cuales se pueden manipular circuitalmente Del puente de Wheastone se tomara un voltaje a través de los op amp. diferencial que se amplificara usando el • El amplificador de instrumentación amplificador de instrumentación mostrado: permitió obtener un voltaje diferencial , lograr invertirlo y subirlo de nivel y amplificarlo lo necesario gracias a la posibilidad de su ganancia variable

Este amplificador tiene una ganancia dada por: (v 2 −v 1 )(1+2

R 3 R2 )( ) R G R1

Ya que no es necesario dar mucha ganancia, se